Νέα της Βιολογίας 7.3.12

Προτάσεις βιβλίων για διάβασμα, άρθρα για την πολύπαθη εξέλιξη και τη διαμάχη της με το δημιουργισμό και τη μεγάλη μορφή του Δαρβίνου, άρθρα για το DNA, τη συνείδηση και τον εγκέφαλο συνθέτουν τη σημερινή πρόταση για διάβασμα στο χώρο της Βιολογίας

Επιμέλεια: Νίκου Τσούλια

Θανάσης Γ. Παπαβασιλείου, TO BHMA 4.3.12

Ανθρώπινο DNA: 20 χρόνια μετά

…τη διπλοέλικη νουκλεϊκή τετράδα λέω
που αναπαράγεται
και σε χλευάζει
και λυσσάς…

Εκτωρ Κακναβάτος

[ΧΑΟΤΙΚΑ Ι, Αγρα (1997)]

Στις αρχές της δεκαετίας του ’90 οι γενετιστές ξεκίνησαν το πιο φιλόδοξο πρόγραμμα βιολογικής έρευνας που είχε δει ποτέ ο κόσμος, το οποίο από πολλούς συγκρίθηκε με το πρόγραμμα προσεδάφισης του ανθρώπου στη σελήνη: την αλληλούχηση του ανθρώπινου γονιδιώματος (Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος). Την απόκτηση, δηλαδή, της πλήρους ακολουθίας των βάσεων του DNA (της σειράς με την οποία στοιχίζονται τα δομικά του στοιχεία σχηματίζοντας τη γραμμική διαδοχή των γονιδίων) σε έναν τυπικό άνθρωπο. Ηταν γνωστό ότι υπάρχουν περίπου τρία δισεκατομμύρια βάσεις στο ανθρώπινο γονιδίωμα, οπότε το εγχείρημα έμοιαζε επίπονο, δαπανηρό, εν τούτοις εφικτό.

Ενα προσχέδιο του ανθρώπινου γονιδιώματος ανακοινώθηκε το 2000 και χαιρετίστηκε από τον τότε πρόεδρο των ΗΠΑ ως ένα βήμα προς την αποκρυπτογράφηση του «σχεδίου του Θεού» (…). Με αλλεπάλληλες βελτιώσεις και προσθήκες φθάσαμε στην τελική εκδοχή του το 2006.

Στις πρώτες ημέρες της ευφορίας, όταν το Πρόγραμμα αναζητούσε αρχική χρηματοδότηση, η ιδέα προωθήθηκε σε κυβερνήσεις και ιδιώτες επενδυτές όχι ως ένα ζωτικό κομμάτι της βασικής βιοεπιστήμης, αλλά ως κάτι που θα οδηγούσε αναπότρεπτα σε εντυπωσιακές προόδους στην ιατρική και τη βιομηχανία υγειονομικής φροντίδας. Η πεποίθηση ήταν πως διαβάζοντας την «πληροφορία» που κατασκευάζει ένα ανθρώπινο ον, γνωρίζεις σίγουρα τα πάντα για αυτό. Φενάκη, καθόσον συγχέουμε δύο διαφορετικές έννοιες της «πληροφορίας»: αυτήν που κωδικοποιείται στο DNA, κι εκείνην που θα χρειαζόταν να κατέχουμε για να «συναρμολογήσουμε» ένα ανθρώπινο ον από το μηδέν! Αλλωστε, με όρους αποθηκευτικότητας μνήμης υπολογιστών, τα τρία δισεκατομμύρια βάσεις DNA στο ανθρώπινο γονιδίωμα αντιστοιχούν σε μόλις 825 μεγαμπάιτ ακατέργαστων δεδομένων, σχεδόν όσα σε ένα CD μουσικής. Είμαστε, με άλλα λόγια, σχεδόν τόσο περίπλοκοι όσο η αισθητική απλότητα που εκφράζει Το Χαμόγελο της Τζοκόντα του Μάνου Χατζιδάκι!

Μέχρι σήμερα το όφελος από το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος και τις μεταγενέστερες εξειδικεύσεις του, αναφορικά με τη θεραπεία ασθενειών, παραμένει ουσιαστικά ανύπαρκτο. Αυτό, ωστόσο, δεν αποτελεί μεγάλη έκπληξη. Για παράδειγμα, το γενετικό υπόβαθρο της κυστικής ίνωσης – του πιο διαδεδομένου κληρονομικού νοσήματος στη λευκή φυλή – είναι ένα γονίδιο που περιέχει περίπου 250.000 βάσεις, ενώ η πρωτεΐνη που κωδικοποιεί είναι μια μικρή αλυσίδα 1.480 κρίκων. Οταν στην αλυσίδα αυτή υπάρχει κάποιο «λάθος», η πρωτεΐνη που παράγεται δυσλειτουργεί με συνέπεια την προοδευτική καταστροφή των προσβαλλόμενων οργάνων και την τελική ανεπάρκειά τους. Είκοσι τέσσερις διαφορετικές μεταλλάξεις του γονιδίου (αλλαγές στις βάσεις του DNA) απαντώνται συχνότερα σε άτομα με τη νόσο. Τα παραπάνω είναι γνωστά ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του ’80, αλλά δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί καμία θεραπεία για την κυστική ίνωση!

Ολοένα και περισσότερο συνειδητοποιούμε πως, με λίγες αναγνωρισμένες εξαιρέσεις, τα γονίδιά μας δεν προκαλούν – ή δεν προοιωνίζονται – τις ασθένειες από τις οποίες θα προσβληθούμε στη διάρκεια της ζωής μας. Οι πιο ενδιαφέρουσες περιπτώσεις δεν εμπλέκουν απλές μεταλλάξεις, αλλά μάλλον επισωρευμένες δράσεις πολλών συστηματικών παραλλαγών στο γονιδίωμα. Τέτοιες παραλλαγές κρύβονται πίσω από τον σακχαρώδη διαβήτη, το άσθμα, την κατάθλιψη και απαιτούν προηγμένες στατιστικές και υπολογιστικές μεθόδους για τον εντοπισμό τους. Κάποιες χώρες θεσπίζουν πλέον μέτρα ώστε να τεθούν υπό έλεγχο οι δραστηριότητες των εταιρειών εξατομικευμένης γονιδιωματικής (αλληλούχησης του γονιδιώματος ενός συγκεκριμένου ατόμου), με στόχο την πρόληψη εκμετάλλευσης των εσφαλμένων αντιλήψεων του κοινού για τα γονίδια.

Ως βασική επιστήμη, το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος συνιστά ένα τεράστιο επίτευγμα. Ως ένα μείζον βήμα στον τομέα της ιατρικής, έχει πολύ δρόμο μπροστά του. Ακόμη και ως βασική επιστήμη, το σπουδαιότερο αποτέλεσμα του Προγράμματος Ανθρώπινου Γονιδιώματος ήταν να επιβάλλει ριζικές αναθεωρήσεις στις προηγούμενες υποθέσεις μας σχετικά με την ανθρώπινη γενετική. Αυτό που μάθαμε είναι μολονότι μόνο 2% του DNA μας αντιπροσωπεύει γονίδια με την έννοια των αλληλουχιών που κωδικοποιούν πρωτεΐνες, το ίδιο γονίδιο μπορεί να κωδικοποιεί ποικίλες πρωτεΐνες. Η θεώρηση ότι η αλληλουχία των βάσεων του DNA ενός ατόμου είναι ένα είδος «γλωσσαριού» των πρωτεϊνών του αποδείχθηκε έτσι αφελής και απλοϊκή. Επιπλέον, η δυνατότητά μας να διασαφηνίσουμε ατομικές διαφορές στην αλληλουχία των βάσεων παραμένει στοιχειώδης, και όπως συμβαίνει με ένα έργο του Μπέκετ ή ένα ποίημα του Καρούζου, οι γενετικές «λέξεις» θα επιδέχονται πάντα ερμήνευμα. Το ενδιαφέρον, έτσι, μετατοπίζεται από την «εννοιολογία» των γονιδίων στο «συντακτικό» των πρωτεϊνών. Καμιά πρωτεΐνη δεν δρα μόνη της. Οι περισσότερες συνεργάζονται διαμέσου πολυδαίδαλων μονοπατιών και ιεραρχικών δικτύων, υφαίνοντας τους ιμάντες των κυτταρικών διεργασιών. Το ανθρώπινο σώμα λειτουργεί μάλλον όπως μια περίπλοκη δημοκρατία, με κανόνες πλειοψηφίας, βέτο, ελλείμματα προϋπολογισμού, αξιωματούχους και πληθώρα ανεπαρκειών…

Στον βαθμό που μεταβάλλει τις απόψεις μας και αυξάνει την αυτογνωσία μας το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος αποτελεί αναμφίβολα επιστημονικό ορόσημο, δρομολογώντας ταυτόχρονα τη μεταστροφή από την απλή παρατήρηση, επιλογή και πρόβλεψη (κλασική γενετική) σε ένα αδιευκρίνιστο ακόμα δυναμικό για παρεμβατικούς χειρισμούς και έλεγχο (γονιδιωματική). Δυστυχώς, η τελική εικόνα αναδύθηκε πολυπλοκότερη από αυτήν που προσδοκούσαμε, ενώ αποκαλύπτεται ότι η «τάφρος» ανάμεσα στην αλληλούχηση του DNA ενός οργανισμού και στην κατανόηση της λειτουργίας του θα πάρει πολύ χρόνο να «επιχωματωθεί». Οσοι λοιπόν επιμένουν να αναζητούν το Αγιο Δισκοπότηρο ας καταφύγουν στον… Ιντιάνα Τζόουνς!

Ο κ. Θανάσης Γ. Παπαβασιλείου είναι καθηγητής στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών.

 

RICHARD DAWKINS

Η μαγεία της πραγματικότητας
Ο μύθος και η αλήθεια

Εκδόσεις Τραυλός, 2001,
σελ. 276, τιμή 24,9 ευρώ

«Πραγματικότητα είναι ολόκληρος ο κόσμος που υπάρχει γύρω μας. Ακούγεται απλό αλλά δεν είναι. Τι θα λέγατε για τους δεινόσαυρους που κάποτε υπήρχαν αλλά έχουν πια εξαφανιστεί; Αποτελούν μέρος της πραγματικότητας ή όχι; Αραγε τα άστρα (που βρίσκονται τόσο μακριά και μέχρι να φθάσει το φως τους ως εμάς, πιθανότατα θα έχουν σβήσει) υπάρχουν ή όχι;

Πώς ξέρουμε ότι τα πράγματα γύρω μας υπάρχουν; Οι πέντε αισθήσεις – η όραση, η όσφρηση, η αφή, η ακοή και η γεύση – μας πείθουν πως ό,τι υπάρχει γύρω μας είναι μέρος της πραγματικότητας: τα βράχια, οι καμήλες, το γρασίδι, ο μυρωδάτος καφές, το γυαλόχαρτο, το απαλό βελούδο, τα κουδούνια, η ζάχαρη και το αλάτι… Πραγματικότητα όμως είναι μόνο εκείνο που αντιλαμβανόμαστε άμεσα με τις πέντε αισθήσεις μας;

Τι θα λέγατε για έναν μακρινό γαλαξία, που δεν τον βλέπουμε – εκτός αν χρησιμοποιήσουμε ένα τηλεσκόπιο; Ή για ένα απίστευτα μικρό βακτήριο, που το βλέπουμε μόνο με ένα ισχυρό μικροσκόπιο;».

Ετσι αρχίζει το τελευταίο βιβλίο του βρετανού εξελικτικού βιολόγου, ομότιμου πλέον καθηγητή στην έδρα Charles Simonyi για την Εκλαΐκευση της Επιστήμης του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, Ρίτσαρντ Ντόκινς (Richard Dawkings). Σε αυτό το πρώτο και σημαντικό κεφάλαιο ο συγγραφέας εξηγεί με τι θα ασχοληθεί στη συνέχεια. Στην ουσία εξηγεί τις δύο λέξεις του τίτλου: την «πραγματικότητα» και τη «μαγεία». Αφού λοιπόν αναλύσει πώς οι επιστήμονες προσεγγίζουν την πραγματικότητα (όχι μόνο με τη  βοήθεια της τεχνολογίας, αλλά και αξιοποιώντας τη φαντασία τους για τη δημιουργία πειραματικών μοντέλων που τους επιτρέπουν να ελέγξουν την αλήθεια των υποθέσεών τους), ο Ντόκινς αποδίδει στη λέξη «μαγεία» τρεις έννοιες: την υπερφυσική μαγεία (των μύθων και των παραμυθιών), τη μαγεία επί σκηνής (των ταχυδακτυλουργών) και την ποιητική μαγεία, όπως παραδείγματος χάριν αυτή ενός μουσικού κομματιού που έχει αποδοθεί με μαγευτικό τρόπο. Οι γνωρίζοντες τον Ντόκινς δεν θα ξαφνιαστούν να πληροφορηθούν ότι το πρώτο κεφάλαιο ολοκληρώνεται με μια εκτενή αναφορά στην «αργή μαγεία της εξέλιξης», όπου ο συγγραφέας δίνει παραστατικά τις βασικές αρχές της δαρβίνειας ιδέας.

Διατηρώντας ως κεντρικό άξονα της αφήγησης αυτή την ιδέα, ο Ντόκινς αναλαμβάνει στα επόμενα εννέα κεφάλαια να απαντήσει σε πολύ συγκεκριμένα ερωτήματα τα οποία (καθόλου τυχαίως!) ανατρέπουν τις θρησκευτικές αντιλήψεις όπως αυτές παρουσιάζονται στο κεφάλαιο της Γενέσεως, αλλά και μύθους διαφορετικών πολιτισμών οι οποίοι παρουσιάζονται πολύ γλαφυρά. «Ποιος ήταν ο πρώτος άνθρωπος;», «Γιατί υπάρχουν τόσο πολλά διαφορετικά είδη ζώων;», «Από τι είναι φτιαγμένα τα πράγματα;», «Γιατί υπάρχει μέρα και νύχτα, καλοκαίρι και χειμώνας;», «Τι είναι ο Ηλιος;». «Τι είναι το ουράνιο τόξο;», «Πότε και πώς άρχισαν όλα;», «Είμαστε μόνοι στο Σύμπαν;», «Τι είναι ο σεισμός;».

Καθώς το βιβλίο αυτό απευθύνεται κυρίως σε εφήβους ο συγγραφέας αποφεύγει σχεδόν ολοκληρωτικά τη δύσκολη ορολογία και είτε περιορίζεται στη διήγηση ενός παραμυθιού είτε προκαλεί τους αναγνώστες σε νοητικά πειράματα. Παραδείγματος χάριν, απαντώντας στο ερώτημα «Ποιος ήταν ο πρώτος άνθρωπος;», ο Ντόκινς καλεί τα παιδιά να δημιουργήσουν ένα οικογενειακό φωτογραφικό άλμπουμ, όπου η πρώτη φωτογραφία θα είναι η δική τους, θα ακολουθούν αυτές των γονέων τους, των παππούδων τους, των προπάππων τους κ.ο.κ. Φυσικά δεν υπάρχουν φωτογραφίες πέραν μιας χρονολογίας, όπως όμως πληροφορούμαστε, αν υπήρχαν θα έπρεπε να είναι περίπου 185 εκατομμύρια και τοποθετημένες η μία δίπλα στην άλλη θα κάλυπταν ένα ράφι μήκους 65 χιλιομέτρων!

Οσοι θελήσουν να δουν πώς έμοιαζε ο υπ’ αριθμόν 50.000 προ-προπάππος τους θα δουν έναν Homo erectus, ενώ οι τολμηροί που θα αναζητήσουν τον υπ’ αριθμόν 170.000.000 ή τον υπ’ αριθμόν 185.000.000 πρόγονό τους θα δουν μια σαύρα και ένα ψάρι αντιστοίχως. Φυσικά, το νοητικό πείραμα στο οποίο (προ)καλούνται να λάβουν μέρος οι αναγνώστες δεν έχει τα συμπεράσματα που έχει επειδή έτσι νομίζει ο συγγραφέας. Κατά τη διήγηση παρέχονται όλα τα στοιχεία που απαιτούνται για να γίνει κατανοητό πώς το εν λόγω πείραμα καταλήγει στα συγκεκριμένα αποτελέσματα: έτσι, οι αναγνώστες αφενός ενημερώνονται για τα εξελικτικά τεκμήρια που μας παρέχονται από τα απολιθώματα, αφετέρου αντιλαμβάνονται τη συγγένεια των οργανισμών μέσω της ομοιότητας του γενετικού υλικού τους.

Τα τελευταία δύο κεφάλαια του βιβλίου «Γιατί συμβαίνουν κακά πράγματα;» και «Τι είναι θαύμα;» είναι κατά τι διαφορετικά. Στην ουσία αποτελούν ένα χτύπημα στη δεισιδαιμονία και στον ανορθολογισμό, με τον συγγραφέα να δίνει στοιχεία από τη θεωρία πιθανοτήτων για να ανατρέψει τον νόμο του Μέρφι και τη Στατιστική για να εξηγήσει φαινόμενα που αποδόθηκαν σε υπερφυσικές δυνάμεις.

Η γλωσσική δεινότητα και οι αφηγηματικές αρετές του Ντόκινς (ο οποίος, χωρίς να ξεχνά ολοκληρωτικά το πολεμικό ύφος του, ενδύεται εδώ τον μανδύα του παππού που λέει ιστορίες στα εγγόνια του) είναι διάχυτες στο βιβλίο. Βρίσκουν μάλιστα εξαιρετικό σύντροφο στην θαυμάσια εικονογράφηση του πολυβραβευμένου Dave McKean. Η ελληνική έκδοση, σε μετάφραση Νίκου Αποστολόπουλου και επιμέλεια Νέστορα Χούνου, είναι εξίσου πολύτιμη και προσεγμένη με τη βρετανική, κάτι που καθιστά το βιβλίο ιδανικό δώρο για όσους θέλουν να αντιληφθούν την εξελικτική μαγεία της πραγματικότητας.     

Στην Ελλάδα φοβούνται ακόμη… τον Δαρβίνο

ΜΙΧΑΛΗΣ ΝΙΒΟΛΙΑΝΙΤΗΣ, ΕΘΝΟΣ 20.8.11

Στον "αιώνα της Βιολογίας" υποβαθμίζουν τη διδασκαλία του μαθήματος, προκαλώντας την οργή των επιστημόνων, οι οποίοι χαρακτηρίζουν το μέτρο "βήμα προς τα πίσω".

Πανεπιστημιακοί, καθηγητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης και σχολικοί σύμβουλοι «κρούουν τον κώδωνα του κινδύνου» για την υποβάθμιση του μαθήματος. Οι πρώτοι μάλιστα λένε ότι θα έρθουν στα ανώτατα ιδρύματα με πολύ λιγότερες γνώσεις και θα δυσκολευτούν στα πρώτα τους ακαδημαϊκά βήματα.

Εξοστρακίζουν τη Βιολογία από το νέο γενικό αλλά και τεχνολογικό λύκειο, καθώς, όπως επισημαίνουν επιστημονικές ενώσεις αλλά και κορυφαίοι πανεπιστημιακοί, το μάθημα υποβαθμίζεται σε μία περίοδο όπου η συγκεκριμένη επιστήμη θα έπρεπε να βρίσκεται στον πυρήνα της Παιδείας.

Πολλοί αναρωτιούνται εάν το εκπαιδευτικό μας σύστημα και το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο που είναι υπεύθυνο για την κατάρτιση των προγραμμάτων στα σχολεία… φοβούνται ακόμα τον Δαρβίνο, και υποβαθμίζουν το μάθημα της Βιολογίας. Μόλις πέρυσι, άλλωστε, ένα μικρό μέρος μόνο από το κεφάλαιο της Εξέλιξης προστέθηκε στη διδακτέα και εξεταστέα ύλη των πανελλαδικών. Ο 21ος αιώνας μπορεί δικαίως να χαρακτηρίστηκε από την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα ως "αιώνας της Βιολογίας", αλλά στην Ελλάδα φαίνεται πως υπάρχει διαφορετική άποψη.

Κορυφαίοι επιστήμονες, με επιστολή τους προς την υπουργό Παιδείας Αννα Διαμαντοπούλου, χαρακτηρίζουν "βήμα προς τα πίσω" τις αλλαγές που προτείνονται, απογοητευμένοι από τις εξαγγελίες σχετικά με τη διδασκαλία της Βιολογίας στα σχολεία.

Επιστολή

Οι έξι πανεπιστημιακοί που υπογράφουν την επιστολή Γεώργιος Γραμματικάκης, ομότιμος καθηγητής Πανεπιστήμιου Κρήτης, Φώτης Καφάτος, καθηγητής στο Imperial College London, Αχιλλέας Γραβάνης, Ελευθέριος Ζούρος, Αλέξης Καλοκαιρινός και Ελευθέριος Οικονόμου- επισημαίνουν ότι η Βιολογία αποτελεί τον κρίκο μεταξύ των θετικών και ανθρωπιστικών επιστημών, που "δεν μπορούν να συζευχθούν σ΄ ένα γόνιμο και ολοκληρωμένο σύνολο χωρίς αυτή".

Μάλιστα, απευθύνουν έκκληση στην κ. Διαμαντοπούλου να επανεξετάσει το μάθημα της Βιολογίας στο πρόγραμμα του γυμνασίου και του λυκείου, υπό το πνεύμα όχι μόνο των εφαρμογών της αλλά και της καλλιέργειας μιας υγιούς κοινωνικής συνείδησης.

Αντίστοιχες διαμαρτυρίες έχουν εκφράσει συνελεύσεις πανεπιστημιακών τμημάτων Βιολογίας καθώς επίσης και η Πανελλήνια Ενωση Βιοεπιστήμονων. "Από τα προτεινόμενα μέτρα φαίνεται ότι οι απόφοιτοι του λυκείου θα ολοκληρώνουν τις σπουδές στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση με ουσιαστικές ελλείψεις σε σημαντικά για την κατάρτισή τους θέματα", υποστηρίζει η Γενική Συνέλευση του τμήματος Βιολογικών Εφαρμογών και Τεχνολογιών του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, για να προσθέσει: "Αυτά στον ΄Αιώνα της Βιολογίας΄, όταν παγκοσμίως ? εύλογα ? ενδυναμώνεται η διδασκαλία των βιολογικών επιστημών, επειδή ακριβώς οι εφαρμογές τους καθορίζουν με καλπάζοντα ρυθμό πλήθος πτυχών της κοινωνικής και οικονομικής ζωής, την υγεία των πληθυσμών κ.ά.".

ΕΝΩΣΗ ΒΙΟΕΠΙΣΤΗΜΟΝΩΝ
Στερούν από τον μαθητή τη γνώση

Η διδασκαλία του αντικειμένου της Βιολογίας, ως μαθήματος γενικής παιδείας, θα περιοριστεί στο πλαίσιο ενός μονόωρου μαθήματος στην Α΄ λυκείου, εξανίσταται η Πανελλήνια Ενωση Βιοεπιστημόνων.

Για τις δύο επόμενες τάξεις, προσθέτει, ακόμη και στον κύκλο των μαθημάτων της κατεύθυνσης που έχει συμπεριληφθεί, θα ωφεληθεί μόνο ένας μικρός αριθμός μαθητών, αυτός δηλαδή που θα επιλέξει σπουδές στις βιοϊατρικές επιστήμες.

Η Π.Ε.Β αναφέρει ότι αυτές οι επιλογές για τη διδασκαλία της Βιολογίας ουσιαστικά μειώνουν τις ώρες και συρρικνώνουν το ακροατήριό της. "Θα στερήσουν από τον μαθητή την αναγκαία γνώση ώστε να διαμορφώνει υπεύθυνες για τον εαυτό του, την κοινωνία και το περιβάλλον στάσεις και συμπεριφορές", τονίζουν τα μέλη της Ενωσης, προσθέτοντας πως θα εξαντλήσουν όλα τα μέσα, προκειμένου "η καταδίκη του μαθήματος της Βιολογίας να μην περάσει".

Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι η Π.Ε.Β έχει στείλει ένα κείμενο διαμαρτυρίας προς την ηγεσία του υπουργείου Παιδείας για τις αλλαγές στο μάθημα της Βιολογίας, το οποίο έχουν υπογράψει ήδη 1.167 άτομα. Μεταξύ αυτών, βρίσκονται πανεπιστημιακοί, ερευνητές, ιατρικό προσωπικό, εκπαιδευτικοί, προπτυχιακοί και μεταπτυχιακοί φοιτητές στη Βιολογία κ.ά.

ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ
Τα βιβλία χρειάζονται εκσυγχρονισμό, όχι υποβάθμιση

Να επανεξετάσει το υπουργείο Παιδείας το θέμα της διδασκαλίας της Βιολογίας στα σχολεία, με αύξηση των ωρών αλλά και εκσυγχρονισμό των σχολικών βιβλίων, ζητούν, μέσω του "Εθνους της Κυριακής" κορυφαίοι επιστήμονες και καθηγητές.

Η άποψη του καθηγητή Γενετικής, Σταμάτη Αλαχιώτη, έχει βαρύνουσα σημασία καθώς, εκτός από την επιστημονική του ιδιότητα, έχει διατελέσει και πρόεδρος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου.

"Τη στιγμή που η Βιολογία είναι η επιστήμη του 21ου αιώνα, υποβαθμίζεται στα σχολεία με μείωση των ωρών διδασκαλίας", αναφέρει χαρακτηριστικά και προσθέτει: "Δεν είναι όμως το μοναδικό πρόβλημα οι ώρες διδασκαλίας. Απαιτείται εκσυγχρονισμός των βιβλίων στο λύκειο, προς μία διαθεματική κατεύθυνση". Ο κ. Αλαχιώτης αναφέρεται και στο κεφάλαιο της Εξέλιξης, το οποίο ? όπως είπε ? μπήκε πέρυσι στο βιβλίο μόνο ένα μικρό μέρος του. "Κανονικά θα έπρεπε να διδάσκεται ολόκληρο, καθώς ενοποιεί όλους τους βιολογικούς κλάδους και διαμορφώνει μία ολιστική άποψη και γνώση για τη Βιολογία". Πάντως, ο καθηγητής Γενετικής θεωρεί θετικό βήμα ότι στο νέο λύκειο εισάγεται η ερευνητική εργασία.

Από την πλευρά της, η σχολική σύμβουλος στο μάθημα της Βιολογίας, Λαοκρατία Λάκκα, έθεσε και μία άλλη πτυχή του θέματος. "Δεν υπάρχει καμία σύνδεση της Βιολογίας που διδάσκεται στο γυμνάσιο με την αντίστοιχη στο λύκειο. Αυτοί που συμμετέχουν στην κατάρτιση των προγραμμάτων και τη διαδικασία συγγραφής βιβλίων, θα πρέπει να αναθεωρήσουν τις απόψεις τους ώστε το μάθημα να είναι πιο αποτελεσματικό".

Το σύντομο καλοκαίρι της Βιολογίας

Α. ΓΑΛΔΑΔΑΣ, ΤΟ ΒΗΜΑ, 21/08/2011

Στην καθημερινή μας ζωή όλο και πιο συχνά συναντούμε έννοιες σχετικές με τη Βιολογία, ενώ κάποιες φορές μερικοί μπερδεύουν γονίδια, κύτταρα, χρωμοσώματα και τη σχέση τους με τον κόσμο γύρω μας.

Πού βρίσκονται τα γονίδια μέσα στο σώμα μας; Αυτή την απροσδόκητη, όπως αποδείχθηκε, ερώτηση έκανε η Aντζελα Λάνι, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ, σε Αμερικανούς διαφόρων ηλικιών και μόρφωσης. Και οι απαντήσεις ήταν χαρακτηριστικές της σύγχυσης που μπορεί να υπάρχει σε ένα μεγάλο τμήμα του πληθυσμού για κάτι τόσο γνωστό. Το ένα τέταρτο περίπου όσων απήντησαν τα τοποθέτησε στον… εγκέφαλο.

Λιγότεροι πιστεύουν ότι βρίσκονται στο αίμα, ενώ ψήφους πήραν η καρδιά, τα οστά, το λεμφικό σύστημα και τα γεννητικά όργανα. Το ένα τρίτο πάντως κατάφερε να τα τοποθετήσει σωστά, απαντώντας ότι βρίσκονται παντού στο σώμα μας, δηλαδή σε κάθε κύτταρο. Τα κύτταρά μας μπορούμε να τα παρομοιάσουμε με τα δωμάτια ενός τεράστιου ξενοδοχείου, κάπου 100 τρισεκατομμύρια θα έπρεπε να είναι αυτά τα δωμάτια, και μάλιστα αν τα επισκεπτόταν κάποιος θα έβλεπε ότι δεν είναι όλα ίδια, δεν έχουν δηλαδή το ίδιο εμβαδόν, την ίδια επίπλωση και διαρρύθμιση.

Στην ερώτηση με ποια σχέδια έγιναν όλα αυτά τα δωμάτια και οι διαρρυθμίσεις η απάντηση είναι ότι έγιναν με βάση τις οδηγίες που βρίσκονται συνοπτικά διατυπωμένες (μια άλλη λέξη που χρησιμοποιείται πολύ είναι «κωδικοποιημένες») στο DNA. Ενα μόριο που περιέχεται σχεδόν σε κάθε κύτταρο του οργανισμού μας (σε λίγα κύτταρα, όπως αυτά των ερυθρών αιμοσφαιρίων, δεν βρίσκουμε DNA). Είναι η «ουσία» που κανονίζει την κληρονομικότητά μας και δεν κάνει κακό να φανταζόμαστε αυτό το διάσημο πια μόριο και σαν ένα κολιέ με δύο σειρές χάντρες. Το αποτελούν χάντρες, αν θελήσουμε να το πούμε έτσι παραστατικά, σε τέσσερα μόνο διαφορετικά χρώματα και υπάρχουν επάνω σε αυτές ένα από τα σύμβολα A, T, G και C.

Τις χάντρες αυτές, που δεν είναι τίποτε άλλο από κάποια μόρια με συγκεκριμένη δομή, τις ονομάζουμε βάσεις. Το ανθρώπινο DNA είναι πακεταρισμένο σε 23 χωριστά μεταξύ τους συγκροτήματα που τα ονομάζουμε χρωμοσώματα και βρίσκονται στον πυρήνα του κυττάρου (υπάρχει και το μιτοχονδριακό που δεν είναι στον πυρήνα). Αν, όπως λέγεται, οι βάσεις είναι τα τέσσερα μοναδικά γράμματα ενός αλφαβήτου που όταν συνδυαστούν και διαβαστούν σωστά καθορίζουν την κληρονομικότητα (μάτια, μαλλιά, συκώτι κτλ.) το κάθε χρωμόσωμα είναι και ένα βιβλίο στη βιβλιοθήκη τη σχετική με την κληρονομικότητα, ενώ ο πυρήνας είναι το ράφι, στο εσωτερικό του κυττάρου, όπου είναι ακουμπισμένα τα βιβλία.

Στην καθημερινή μας ζωή όλο και πιο συχνά συναντούμε έννοιες σχετικές με τη Βιολογία και μερικές φορές αυτό μπορεί να συμβεί και με πιεστικό τρόπο. Οπως γίνεται για θέματα που έχουν σχέση με τη διατροφή μας. Αν, για παράδειγμα, θα πρέπει να καταναλώνουμε προϊόντα από γενετικώς τροποποιημένες πρώτες ύλες, ή τώρα τελευταία με τη συζήτηση για το πόσο αξιόπιστο είναι το γενετικό αποτύπωμα που χρησιμοποιεί η Αστυνομία σε συγκεκριμένες περιπτώσεις για την απόδειξη της ενοχής κάποιου ενώπιον του δικαστηρίου. Μην ξεχνούμε ότι και στην περίπτωση του αξιότιμου Στρος-Καν έγινε λόγος για την ταυτοποίηση γενετικού υλικού.

Το σύντομο αυτό καλοκαίρι, καθώς λίγες εβδομάδες έχουν μείνει προτού ξαναρχίσει η καθημερινή ένταση να ανεβαίνει, αποφάσισα να στρωθώ να μάθω πράγματα που μου διαφεύγουν σχετικά με τη Βιολογία αλλά θα ήμουν ευτυχής αν τα ήξερα. Ρώτησα, έμαθα, γιατί εδώ στο «ΒΗΜΑScience» υπάρχουν συνεργάτες που διαθέτουν ακόμη και διδακτορικά γύρω από τη Βιολογία και ασχολούνται καθημερινά με τις εξελίξεις στο πεδίο αυτό, και κατέληξα, με δική μου ευθύνη, σε κάποια βιβλία. Είναι αλήθεια ότι δεν διαβάζονται όλα δίπλα στο κύμα, αλλά κι εγώ δεν έχω σκοπό να περάσω όλον τον καιρό μου εκεί. Αρχίζοντας όμως το διάβασμα κόλλησα κυριολεκτικά. Γιατί δεν πρόκειται μόνο για βιβλία με ονομασίες και χημικούς τύπους, αλλά και για βιβλία με απόψεις γύρω από την ταξινόμηση των ειδών, τη φιλοσοφία της Βιολογίας και τη σχέση της με την Πληροφορική.

Βιολογία κυττάρου,

Μαργαρίτης, Γαλανόπουλος, Κεραμάρης, Μαρίνος, Παπασιδέρη, Στραβοπόδης, Τρουγκάκος

Εκδόσεις Λίτσας, σελ. 990, τιμή 185 ευρώ

Από τον αριθμό σελίδων και τον αριθμό των συγγραφέων καταλαβαίνει εύκολα ο καθένας ότι είναι το βιβλίο αναφοράς στην περιπέτεια όπου μπορεί να έχεις αποφασίσει να μπεις σε σχέση με τη Βιολογία. Δεν διαβάζεται ολόκληρο όχι σε ένα αλλά ούτε σε περισσότερα καλοκαίρια. Είναι όμως πολύ αξιόπιστο και μπορείς να ανατρέχεις σε αυτό συνέχεια. Είναι καλογραμμένο και, αντίθετα από άλλα βιβλία, ξενόγλωσσα, του ίδιου διαμετρήματος που έχω υπόψη μου και προσπάθησα να διαβάσω (π.χ. «Genes»), δεν βαθαίνει από την αρχή και απότομα.

Το πρώτο κεφάλαιο, για την προέλευση και εξέλιξη των οργανισμών, καταλαμβάνει 75 σελίδες και διαβάζεται σχετικά άνετα (αν δεν έπεφταν και έννοιες όπως «πολυπεπτίδια», που δεν έχουν εξηγηθεί από πριν, θα ήταν όλα τέλεια). Υπάρχουν συνολικά 17 κεφάλαια και, όπως αναγράφεται στον πρόλογο, η ύλη που έχει συγκεντρωθεί δομήθηκε ύστερα από 27 χρόνια συγκέντρωσης του υλικού από τον βασικό συγγραφέα του βιβλίου Λ. Μαργαρίτη. Μαζί με το βιβλίο ο αναγνώστης παίρνει και τα γνωστά ειδικά γυαλιά που του επιτρέπουν να βλέπει εικόνες σε τρεις διαστάσεις. Είναι μια παραγωγή από έλληνες επιστήμονες για Ελληνες.

Ernst Mayr

Αυτή είναι η Βιολογία

Εκδόσεις Κάτοπτρο, σελ. 350, τιμή 31,80 ευρώ

Ο συγγραφέας είναι από τις φυσιογνωμίες που όταν αρχίσεις να ασχολείσαι με τη Βιολογία θα πέφτεις συνέχεια επάνω του. Τον έχουν αποκαλέσει και «Δαρβίνο του 20ού αιώνα», αλλά σήμερα πλέον, όπως θα δούμε στο επόμενο βιβλίο, υπάρχουν και άλλοι επιστήμονες που αμφισβητούν κάποιες από τις απόψεις του. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι το βιβλίο «Αυτή είναι η Βιολογία» είναι πλέον ξεπερασμένο. Κάθε άλλο, αν μάλιστα αρχίσεις να διαβάζεις από τη σελίδα 77, στο κεφάλαιο «Πώς εξηγεί η Βιολογία τον έμβιο κόσμο», που σε ξεκινάει με την ερώτηση «Από πού προέρχεται το είδος Homo Sapiens;», αν βέβαια σε ενδιαφέρουν τέτοια θέματα, σε πιάνει αιχμάλωτο. Φθάνοντας στη σελίδα 99, όπου γίνεται συζήτηση για τον πυρήνα του κυττάρου και μετά για τα χρωμοσώματα, συνδέεσαι και με θέματα που έχεις δει στο μεγάλο βιβλίο της Βιολογίας και καταλαβαίνεις ότι είναι χρήσιμο να διαβάζεις παράλληλα και βιβλία σαν του Mayr. Στη σελίδα 246, φθάνοντας στο κεφάλαιο «Η θέση του ανθρώπου στην εξέλιξη», το ενδιαφέρον κορυφώνεται, ενώ το όλο έργο τελειώνει με σκέψεις γύρω από το ερώτημα «Μπορεί η εξέλιξη να εξηγήσει την ηθική;».

Henri Atlan

Το τέλος της παντοκρατορίας των γονιδίων;

Εκδόσεις Leader Books, σελ 120, τιμή 9,80 ευρώ

Ο Henri Atlan, γιατρός, βιολόγος και βιοφυσικός, που έχει επισκεφθεί και την Ελλάδα, το 2003 νομίζω, ξεκινά το βιβλίο αυτό με ένα άρθρο του Ernst Mayr δημοσιευμένο το 1961 στο περιοδικό «Science» («Cause and Effect in Biology») που θεωρήθηκε κομβικό. Οι δύο άξονες του άρθρου έχουν να κάνουν με την ερμηνεία των βιολογικών φαινομένων ανάγοντάς τα σε καθαρά επίπεδο (φυσικο)χημικών αντιδράσεων και σχετικά με την Εξελικτική Βιολογία που δεν ενδιαφέρεται για το πώς λειτουργούν τα έμβια όντα αλλά γιατί είναι αυτά που είναι. Ο Atlan λοιπόν στην Εμβρυολογία πιστεύει ότι πρέπει να λάβουμε υπόψη μας και τις θεωρίες του Χάους, ενώ εισάγει και την έννοια της επιγενετικής κληρονομικότητας, όπου μας λέει ότι κατά την κυτταρική διαίρεση μεταβιβάζεται όχι μόνον η δομή των γονιδίων αλλά και η ενεργειακή τους κατάσταση. Το βιβλίο κλείνει με μια πολύ ενδιαφέρουσα συνέντευξη του συγγραφέα.

Lynn Margulis

Ο συμβιωτικός πλανήτης

Εκδόσεις Κάτοπτρο, σελ. 204, τιμή 19,26 ευρώ

H Lynn Margulis έχει γράψει αυτό το πολύ ενδιαφέρον βιβλίο για να υποστηρίξει ότι η συμβίωση, δηλαδή το σύνολο των οργανισμών από διαφορετικά είδη, που ζουν σε φυσική επαφή μεταξύ τους, έπαιξε βασικό ρόλο σε εξελικτικές καινοτομίες εμφανιζόμενες κατά καιρούς επάνω στον πλανήτη. Τα κύτταρα, για παράδειγμα, εξελίχθηκαν ως «συντροφιές» διαφόρων ειδών βακτηρίων, το σεξ εμφανίστηκε όταν απέτυχαν οι προσπάθειες για κανιβαλισμό, η στεριά πρασίνισε όταν συμβίωσαν φύκη και μύκητες. Στη σελίδα 01 δηλώνει ότι συμφωνεί σε κάποια πράγματα με τον Mayr, και κυρίως στο ότι οι οργανισμοί πρέπει να κατατάσσονται με βάση τη συνολική τους Βιολογία. Το κεφάλαιο σχετικά με το σεξ είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον και γενικά είναι το βιβλίο που με αυτό ίσως θα έπρεπε να αρχίσει κάποιος λίγο δύσπιστος ως προς το αν αξίζει να περνάς το καλοκαίρι σου με ένα βιβλίο Βιολογίας στο χέρι…

Consciousness: Eight questions science must answer

The brain mechanisms of consciousness are being unravelled at a startling pace, with researchers focusing on eight key areas
Anil Seth will take part in a debate about the nature of consciousness at the Royal Institution on Wednesday 7 March

Anil Seth, guardian.co.uk, Thursday 1 March 2012

Are smart animals with complex brains, like this common octopus, conscious? Illustration: Dave King/Getty Images

Consciousness is at once the most familiar and the most mysterious feature of our existence. A new science of consciousness is now revealing its biological basis.

Once considered beyond the reach of science, the neural mechanisms of human consciousness are now being unravelled at a startling pace by neuroscientists and their colleagues. I’ve always been fascinated by the possibility of understanding consciousness, so it is tremendously exciting to witness – and take part in – this grand challenge for 21st century science.

Here are eight key questions that neuroscientists are now addressing:

1. What are the critical brain regions for consciousness?

The brain contains about 90 billion neurons, and about a thousand times more connections between them.

But consciousness isn’t just about having a large number of neurons. For instance, the cerebellum, which contains over half the neurons in the brain, doesn’t seem much involved. We now think that consciousness depends primarily on a specific network of regions in the cortex (the wrinkled surface of the brain) and the thalamus (a walnut-sized structure buried deep in the interior). Some of these regions are important for determining the level of consciousness (the difference between waking and dreamless sleep) while others are involved in shaping conscious content (the specific qualities of any given experience).

Current hot topics include the role of the brain’s densely connected frontal lobes, and the importance of information flow between regions rather than their activity per se.

2. What are the mechanisms of general anaesthesia?

A good way to study a phenomenon is to see what happens when it disappears. General anaesthesia can be induced by many different substances (including propofol, one of the drugs that contributed to Michael Jackson’s death) but the outcome is the same: total loss of consciousness.

There is now increasing evidence that anaesthesia involves a disintegration of how different parts of the brain work together, a sort of "cognitive unbinding" rather than a general shutting-down.

A key question now is how similar general anaesthesia is to other states of unconsciousness, such as dreamless sleep.

3. What is the self?

All our experiences seem tied to an experiencing self, the ‘I’ behind our eyes. But selfhood is a complex phenomenon, encompassing a first-person perspective on the world, a sense of ownership of our body, actions, and thoughts, perceptions of our internal physiological condition, and of course the narrative we tell ourselves about our past experiences and imagined futures.

We now know that these different features depend on different brain mechanisms, and can even be manipulated experimentally (for example, it’s possible to generate "out of body" experiences in the lab). Understanding how the brain constructs the conscious self will help us better understand and treat psychiatric disorders such as schizophrenia, which involve a disintegration of selfhood.

4. What determines experiences of volition and ‘will’?

The question of whether "free will" exists is guaranteed to raise philosophical hackles. But what’s not in doubt is that the experience of intending and causing our actions exists and is very common. Neuroscientists have studied this issue since the 1980s by looking for neural signatures of volition (the experience of intending to do something) and agency (the experience of causing an action). A growing consensus now rejects the idea of volition as explicitly causing actions, instead seeing it as involving a particular brain network mediating complex, open decisions between different actions.

5. What is the function of consciousness? What are experiences for?

Researchers have now discovered that many cognitive functions can take place in the absence of consciousness. We can perceive objects, make decisions, and even perform apparently voluntary actions without consciousness intervening. One possibility stands out: consciousness integrates information. According to this view, each of our experiences rules out an enormous number of alternative possibilities, and in doing so generates an incredibly large amount of information.

6. How rich is consciousness?

The vast majority of evidence about consciousness depends on subjective reports, for example when we say what we (consciously) see. A long-running debate has asked whether we are missing something by this method, if what we experience can outstrip our ability to report on it. Intriguingly, evidence is emerging that this may indeed be the case. This evidence may provide a basis for tackling one of the thorniest problems in consciousness science: distinguishing the brain mechanisms of consciousness itself from those involved in being able to relate what we experience.

7. Are other animals conscious?

Mammals share much of the neural machinery important for human consciousness, so it seems a safe bet to assume they are conscious as well, even if they can’t tell us that they are. Despite this similarity, animal consciousness is unlikely to involve conscious selfhood in the same sense that humans enjoy. Beyond mammals the case is much harder to decide. However, birds and cephalopods (such as the octopus) are particularly intriguing, being extremely smart and having surprisingly complex brains.

8. Are vegetative patients conscious?

In the US alone, about 15,000 patients are in a "vegetative state", having suffered massive brain injury. The key feature of this state is that patients’ behaviour suggests that they are awake but not aware. Brain imaging has revealed, however, that at least some of these patients are conscious, and has even facilitated communication between these patients and their families and doctors.

We now need to improve the sensitivity of these methods and use them to guide not only diagnosis but also treatment.

These are just a few of the active research areas in the neuroscience of consciousness. What’s important is that we can make rapid progress on these and other key questions without getting hamstrung by some of the grand mysteries that still remain, most obviously: Why is consciousness part of the universe at all? But it’s this question that still keeps me awake at night.

Anil Seth is co-director of the Sackler Centre for Consciousness Science at the University of Sussex and chair of the 16th annual meeting of the Association for the Scientific Study of Consciousness, which will take place in Brighton, 2-6 July

He will take part in a debate about the nature of consciousness at the Royal Institution on Wednesday 7 March

Evolution and divine creation: where’s the contradiction?

Remember that the first statement from an Anglican clergyman towards The Origin of Species was wholly positive.

• Andrew Holding, guardian.co.uk, Wednesday 29 February 2012

Noah’s Ark … a literalist reading of Genesis found its footings as recently as the 1960s. Photograph: Blue Lantern Studio/Corbis

The best part of a decade ago, during a cold and dark winter’s evening, I stood in an Oxford chapel in support of a friend’s confirmation of his faith. The bishop conducting the service decided to start his sermon with the theory of the big bang, the creation of Earth, the development of life, and the evolution of man.

Awkward looks were exchanged amongst the congregation, as those less accustomed to such open discourse by a man of the cloth were worried that, at any moment, he would denounce God before storming out and declaring himself a newborn atheist. An air of calm finally spread across the uncertain listeners as he brought the lesson to a close, ending on a simple proposition: that his faith told him, however it happened, that the universe was created by a divine being. He then spoke in praise of the work of those within Oxford University as they, like him, sought an understanding of God’s creation.

His acceptance of scientific method and the answers it had produced, while perhaps seemingly unorthodox, should not surprise us. Natural philosophy had its origin in the teaching of the church. Individuals such as Isaac Newton often stated that it was not possible to understand the mind of God, because that was beyond us; we should therefore open our eyes and investigate the world around us, rather than just philosophise. Roger Cotes, a 17th-century mathematician, wrote to this effect in the preface to Newton’s Mathematica Principia: "Without all doubt this world … could arise from nothing but the perfectly free will of God … These [laws of nature], therefore, we must not seek from uncertain conjectures, but learn them from observations and experiments."

It was not until the late 19th century that Thomas Huxley, known to many as "Darwin’s Bulldog", started to advocate the separation of science and the church; yet his reasons were based on reducing the power of the church as science became professionalised, rather than due to any real conflict between the two. It is therefore neither controversial, nor particularly surprising, that the first statement from an Anglican clergyman, Charles Kingsley, towards Darwin’s Origin of Species was wholly positive. He stated it is "just as noble a conception of Deity, to believe that He created primal forms capable of self-development … as to believe that He required a fresh act of intervention to supply the lacunas which He Himself had made".

Young Earth creationism is not some long brooding minority: it found its footings as recently as the 1960s with John C Whitcomb’s and Henry M Morris’s book The Genesis Flood. The book sold over 200,000 copies between 1961 and 1986 and, curiously, the literal reading of the Bible as if it were a scientific text appealed to an educated and technically minded audience – not, as many would like to believe, a backward and uneducated population.

Despite this, it is a concept that has always seemed contradictory to the scriptures: I vividly recall a priest’s homily from my youth, similar to the sermon in the Oxford chapel, yet the reconciliation was not of science and faith but rather the multiple stories of creation found in Genesis, which appear at least contradictory if read literalistically. The conclusion, however, was the same: how God made the world was not the important teaching point, rather that God made it.

Denis Alexander of The Faraday Institute in Cambridge, both a Christian and with a well-established past as a molecular immunologist, has spent recent years investigating the area between science and religion. While a keen proponent of keeping the two separate in both the lab and the classroom, he very much advocates debate and discussion. He went so far as to cite that the absence of religious education in the US helped to perpetuate young Earth creationism, while praising the UK’s system of allowing discourse on religious subjects in a specific lesson and thus providing a more involved study of one’s own beliefs.

As to why certain religious elements now find themselves at odds with science, Alexander suggests that a modern reliance of a "God of the Gaps" (a belief that God is responsible for what science cannot explain) to reconcile one’s faith is, in part, to blame. The result of such a belief is that it ensures that every step of enhancing our understanding, and hence shrinking those gaps, is essentially an attack on an individual’s beliefs. At a recent talk in Cambridge, Alexander went further, suggesting that perhaps Richard Dawkins’s use of science to promote atheism had also intensified this link but conceded that, while there are social scientists trying to quantify that supposition, he had no hard data to back it up.

So can evolution and a divine creation co-exist as beliefs? Certainly; even rationally, in the case of many religions. But for many of the audience who attended Alexander’s talk, there was a feeling that it is not necessary. In the same way that Albert Einstein’s work did away with the need of a luminiferous aether, in the melding of the two propositions, divine creation and evolution, the former had to make too many concessions. The result for some is that God is an unnecessary addition to an already consistent and functioning understanding of the universe. For them they are happy that the big bang was just that, and not the work of any divine force.

Others, like Denis Alexander, echoing Leibniz, will still want to ask the questions to why there is something rather than nothing.

• Follow Comment is free on Twitter @commentisfree

Does your brain produce new cells?

A sceptical view of human adult neurogenesis

Mo Costandi, Thursday 23 February 2012 guardian.co.uk

Neurons in the adult mouse hippocampus labelled with differently coloured fluorescent proteins. Image: Jean Livet

Here’s the original draft of a feature article I wrote for New Scientist, about adult neurogenesis in the human brain. You’ll need to register in order to read the magazine version, but registration is free and only takes a minute.

Neurogenesis refers to the production of new nerve cells. Everyone wants to believe the human brain continues to produce new cells throughout life, but as you’ll see from the article, the evidence for this is thin on the ground, and several prominent researchers are very sceptical about it.

I’m sitting at a long lab bench in the MRC Centre for Developmental Neurobiology, peering down a microscope at the hindbrain of a three-day-old chicken embryo. Earlier, the egg had been injected with bromodeoxyuridine (BrdU), a compound whose structure resembles that of thymidine, one of the four main components of DNA, and which is incorporated into newly-synthesized DNA.

The embryo was then removed, the hindbrain dissected and treated with an antibody that binds BrdU. Now, split along the top and splayed onto a glass slide, it appears subdivided into eight compartments, each revealing its newborn cells with their DNA stained dark brown.

Andrew Lumsden, the centre’s director, explains that each segment expresses a unique combination of patterning genes and that the segment boundaries restrict the movements of immature cells. Neurons in each segment acquire a unique identity – those born in the front segment coalesce to form the nucleus of the fifth cranial nerve, while those further back form other cranial nerves.

At this developmental stage, the nervous system is a hollow tube running along the embryo’s back. Its walls contain wedge-shaped cells that divide near the inner surface to produce neurons that migrate outwards. This occurs at different rates along the tube, producing three bulges at one end, which eventually form the brain. Successive waves of migrating cells populate the developing brain to give the cortex its characteristic layered appearance. Upon arrival at their destination, they differentiate into the brain’s three main cell types – neurons, astrocytes and oligodendrocytes – then sprout connecting branches to form functional tissue.

Fountain of eternal youth?

For much of the past century, it was thought that the production of new neurons – neurogenesis – was restricted to embryonic development. "Once development was ended," wrote Santiago Ramón y Cajal, the father of modern neuroscience, "the founts of growth… dried up irrevocably. In the adult, the nerve paths are… immutable. Everything may die, nothing may be regenerated."

This became the central dogma of neuroscience, but the view began to change in the 1980s, when Fernando Nottebohm of Rockefeller University published the first clear evidence of adult neurogenesis in the vertebrate brain. Nottebohm showed that the adult canary brain undergoes seasonal changes in size. Males sing to serenade females, but the song-producing brain regions decrease dramatically in size after breeding season. The following spring, they are regenerated by neurogenesis so the male can learn new songs.

In fact, Joseph Altman of the Massachusetts Institute of Technology had reported evidence of adult neurogenesis in the 1960s, in the hippocampus of adult rats and guinea pigs and cortex of cats, but his work was ignored and then ridiculed. "Altman started the idea of adult neurogenesis, but his data weren’t convincing," says Nottebohm. "Our results showed, beyond reasonable doubt, that neurons are born in adulthood and incorporated into existing circuits. They brought to an end most resistance against the idea."

Evidence of adult neurogenesis in mammals quickly followed. In 1992, Samuel Weiss and Brent Reynolds of the University of Calgary isolated neural stem cells from the brains of adult mice and showed that they can generate neurons and astrocytes when grown in a Petri dish. This was confirmed by Fred Gage of the Salk Institute. In collaboration with various colleagues, Gage also showed that exercise and environmental enrichment increase the rate of adult neurogenesis, and that the number of new cells produced declines with age. Thousands of studies have now been published, and it is widely accepted that the adult mouse brain continues to produce new neurons.

In all mammalian embryos, neurogenesis occurs along the entire length of the neural tube. In adults, the tube’s hollow cavity has transformed into the brain ventricles, which are filled with cerebrospinal fluid, and neurogenesis is restricted to two brain regions, each containing a niche of different types of stem cells.

The larger niche, in the walls of the C-shaped lateral ventricles, produces immature neurons that migrate in chains within the rostral migratory stream (RMS) to the olfactory bulb. Some differentiate into mature neurons that integrate into local circuits and participate in the processing of smell information. The other produces cells that integrate into the dentate gyrus of the hippocampus and play important roles in learning and memory. Exactly how new cells participate in information processing remains unclear. They may replace dying cells, or could be added to existing circuits to provide additional information processing capabilities.

Other regions of the lateral ventricles contain dormant stem cells, which can be activated following brain injury to produce new cells that migrate to the injury site.

From mice to monkeys and men

In the late 1990s, Elizabeth Gould of Princeton University reported evidence of adult neurogenesis in the monkey hippocampus, and showed that stress decreases stem cell division in the dentate gyrus. The monkey brain is much bigger than that of rodents, however, and the process is protracted. Fewer cells are produced, they migrate larger distances and take longer to mature. According to one recent study by researchers from the University of Illinois, new cells in the macaque dentate gyrus take at least six months to mature fully.
Adult neurogenesis is implicated in depression and Alzheimer’s disease, both of which involve hippocampal shrinkage. The anti-depressants Prozac and imipramine stimulate hippocampal neurogenesis in adult mice and some of their effects depend on the new cells. They also make immature hippocampal cells derived from human embryos divide in the Petri dish.

It is now taken for granted that adult neurogenesis occurs in humans, and the idea has revolutionized the way we think about the brain. It is widely believed that physical and mental exercise can stimulate hippocampal neurogenesis that offsets age-related cognitive decline and may protect against depression and Alzheimer’s. "Everyone wants to believe that functional neurogenesis happens in adult humans," says Lumsden. "Everyone wants to believe that we can repair damaged brains, but there’s precious little evidence for it."

The biggest sceptic is Pasko Rakic, who revealed how newborn cells migrate in the developing brain in a series of classic experiments performed in the early 1970s. Rakic injected macaque monkey fetuses with radioactive thymidine and sliced their brains into hundreds of ultra-thin sections. He identified migrating neurons by their newly-synthesized, radioactive DNA and painstakingly reconstructed the sections, to show that the cells climb onto elongated cells called radial glia, which span the thickness of the tube to contact its inner and outer surfaces and they then crawl, amoeba-like, along the radial glial fibres to the outer surface. His hand-drawn diagrams depicting the process appear in textbooks to this day.

Now chairman of Yale’s neurobiology department and director of the Kavli Institute for Neuroscience, Rakic casts a long shadow, and has been extremely critical of some of the adult neurogenesis research. He points out that BrdU can induce cell division, and also labels dying cells, which synthesize DNA just before they die, so cannot give accurate counts of newborn cells in adult brain tissue. This can be overcome by double staining with other antibodies, to verify that BrdU-labelled cells are indeed dividing.

Rakic has published evidence both for and against adult neurogenesis in macaques. He estimates that neurons added to the adult human hippocampus take a year to mature, and argues that anti-depressants cannot work by stimulating neurogenesis because their effects take about a month to kick in.

"Rakic was reasonable in demanding higher levels of proof," says Nottebohm, "but he railed against adult neurogenesis so aggressively that to many it struck as a defence of the old dogma. As a participant in the battles, I found him too negative and not particularly perceptive. His own work used animals housed under conditions that inhibit the formation and survival of new neurons."

Nottebohm and others say that Rakic has held back adult neurogenesis research, but according to Gage, he has been "an important driver for making the field more rigorous. He challenges the weakness in their work and it’s up to researchers in the field to address them." But Gage notes that immature neurons derived from mouse stem cells are more active than their mature counterparts, so an extended maturation period may actually be beneficial. "I’m not surprised that maturation would take longer in humans, but the other way to look at it is that newborn cells have an extended period of plasticity."

Rakic’s scepticism is, however, supported by the scientific evidence – or rather, lack of it.

In 1998, Gage and the late Peter Eriksson examined the brains of five cancer patients who had been injected with BrdU for diagnostic purposes. They treated the hippocampal tissue with antibodies against BrdU and proteins synthesized by immature neurons, and found some staining in the dentate gyrus. This was the first evidence that the adult human brain contains newborn neurons, but the researchers emphasized that it did not show that the cells are functional.

Others have isolated stem cells from various regions of the adult human brain. These cells have a limited capacity for self-renewal when grown in the lab, but can generate mature astrocytes, oligodendrocytes and neurons with normal electrical properties.

In 2006, Jonas Frisén of the Karolinska Institute and colleagues examined the cortex in autopsied brains of seven adults. They looked for radioactive carbon from Cold War nuclear bomb tests, which accumulates in newly-synthesized DNA, but detected only atmospheric levels, and concluded that neurogenesis does not occur in the cortex.

More recently, Gerd Kempermann of the Center for Regenerative Therapies in Dresden and colleagues examined brains from 54 individuals aged up to 100, using antibodies for multiple proteins, and found small numbers of newborn hippocampal cells in all of them. "It appears to be the same as in rodents," says Kempermann. "There’s very steep decline in early life but you end up with a very low level that is maintained. We saw small numbers of cells, but we saw them up to very old age."

But Arturo Alvarez-Buylla, a professor in the Department of Neurological Surgery at the University of California, San Francisco, isn’t entirely convinced. "Gage and Erikkson provided evidence that some proliferation occurs in the adult hippocampus," he says, "but this has to be treated with caution, because some of the labelled cells might have been dying."

Alvarez-Buylla obtained his Ph.D. working on songbirds with Nottebohm before turning his attention to rodents, where he showed that newborn neurons migrate long distances to the olfactory bulb. He has since published several studies suggesting that this migration probably does not occur in adult humans. Working with Nader Sanai, director the Barrow Brain Tumor Research Center in Phoenix, Arizona, he has examined the brains of approximately 100 people of all ages, and a similar number of tissue samples removed during neurosurgery.

They identified a ‘ribbon’ of astrocytes in the walls of the lateral ventricles which produce immature neurons, astrocytes and oligodendrocytes and which has not been seen in other species. They also identified the RMS in infants, and found that it contains small numbers of migrating cells, as well as a previously unidentified migratory pathway, which branches off from the RMS to enter the prefrontal cortex.

According to their data, migration occurs in both streams postnatally, but declines steeply by 18 months of age and has almost completely disappeared by early adulthood. "We concluded that if migration occurs then it is very scarce," says Alvarez-Buylla, "and that cells are not forming large bundles that migrate to the olfactory bulb." The data conflict with those of a 2007 study by Erikkson and Maurice Curtis, who saw a robust RMS containing large numbers of migrating cells, but were confirmed last year by Chinese researchers, who found small numbers of migrating neurons in the adult RMS, but no new cells in the olfactory bulb itself.

"How much neurogenesis occurs in older people, and how much it contributes to local plasticity, are still open questions," says Alvarez-Buylla. "There is controversy over how much cell renewal there is in the hippocampus and how persistent the stem cells are throughout life. If they decline with age they’re not really self-renewing."

Overall, the few available studies suggest that the fountain of youth is reduced to a mere trickle in adults. There is no evidence whatsoever for adult neurogenesis in the human cortex; the existence of the RMS in adults is still disputed, and evidence for hippocampal neurogenesis is very thin on the ground. If the hippocampus does produce new cells, are there enough to be any significance?

Kempermann believes there are: "The network requires very few cells to be added and still be functionally relevant," he says. Other adult neurogenesis researchers also believe that small numbers of cells could be relevant to the function of the hippocampus. But this question remains unanswered, and the possibility that the number of cells produced is not large enough to be functionally significant has serious implications for popular claims, such as that exercise can improve memory, and also for the new view of the brain that has been adopted so quickly.

"One side-effect of having a large and complex brain is that you wouldn’t want naïve newcomers barging in," says Lumsden. "How would new neurons usefully integrate into complex neural networks? If anything, evolution would have made damn sure that mechanisms exist to eliminate these party-crashers. Lack of neurogenesis after the connectional plan of the brain is complete would be a selective advantage."

The brain may, therefore, favour stability over plasticity. Human adult neurogenesis may be an evolutionary relic, and one that comes at a very high cost, as stem cells in the adult human brain likely contribute to brain tumour formation.

There’s still hope

"Rakic was mostly correct," says Nottebohm. "Until now, the overwhelming evidence is that most neurons are formed early in development, including a short while after birth." But even if functional adult neurogenesis does not occur in the human brain, or if the numbers of cells produced are too small to be of any significance, there is still hope that neural stem cells could be of therapeutic value.

"Rakic missed what was central about the argument," Nottebohm continues. "There is a rich collection of neural stem cells that continue to generate new neurons in adulthood. This is of the greatest importance. It shows, in principle, that this reservoir might be exploited for purposes of brain repair."

To this end, researchers are exploring two approaches to develop neural stem cell-based therapies for neurological conditions, although any such treatments are still a long way off. One approach is to coax the brain’s stem cells to generate neurons that migrate to injured or diseased sites. The other is to transplant lab-grown neurons of specified types directly into the brain. Indeed, neurons derived from human neural stem cells can differentiate into fully functional neurons when transplanted into foetal rat brain, and can now be tracked in live animals using magnetic resonance imaging.

"We found the first evidence for replaceable neurons," says Nottebohm, "and I have no doubt that a whole new field will emerge around this concept. I’m sure this will have a profound effect sooner or later. This is just the beginning."

Let’s avoid a clash of faith and reason

We should cherish the fact that we are a country of many different religions

The Observer, Sunday 19 February 2012

In the 1630s, as England drifted towards civil war, a group of intellectuals known as the Great Tew Circle regularly met to champion the use of reason in the religious polemics of the time, which were spiralling out of control. They met at the Oxfordshire home of Lucius Cary, the second Viscount Falkland, who on one occasion thanked a Roman Catholic critic for "not mixing gall with your inke; since I have ever thought that there should be as little bitterness in a treatise of controversie, as in a love-letter, and that the contrary way was void both of Christian charity and humane wisdom".

Cary died in 1643, fighting for the Royalists. It is doubtful that he would have been overly impressed by the remarkably rancourous debate about religion that has erupted on these shores nearly 370 years later. A flurry of controversial court rulings against Christians, an incendiary poll on religious belief and allegations of secular "totalitarianism" have frayed tempers. Rarely in recent times has the role of religion in British public life been discussed with such intensity and so acrimoniously. Even the Queen, in her diamond jubilee year, entered the debate in her historic role as the Church of England’s Defender of the Faith. Her Majesty used a Lambeth Palace celebration to claim that "religious faith plays a key role in the identity of many millions of people, providing not only a system of belief but also a sense of belonging".

Whatever happened to live and let live, the quintessentially Anglican credo that for so long enabled High Church, Low Church and No Church to muddle along together, without getting bogged down in never-ending theological dispute? It was not in that generous spirit that Clive Bone, a former councillor in the Devon town of Bideford, persuaded a judge to ban his ex-colleagues from continuing the long-standing practice of saying prayers during their meetings.

The reaction to the ruling has been equally overblown and peevish. The Muslim minister Baroness Warsi said that "a militant secularisation… that… demonstrates similar traits to totalitarian regimes" is taking hold in Britain. George Carey, former Archbishop of Canterbury, has claimed that "there are deep forces in western society, hollowing out the values of Christianity and driving them back to the margins".

Well, not really. One could argue that steadily declining congregations and a crisis in vocations are already performing that task perfectly adequately. But how then to explain the fury of atheist scientist Richard Dawkins? The UK branch of the Richard Dawkins Foundation for Reason and Science recently commissioned a poll from Ipsos Mori, which examined in detail the beliefs of the 72% of respondents who said in the 2001 census they were Christian. Dawkins thought that number too high. His pollsters discovered that when directly questioned the number of Christians dropped to 54%. Of that diminished percentage, many never read the Bible, went to church regularly or knew the name of the first book of the New Testament (Matthew).

Armed with his research, the author of The God Delusion concluded: "Despite the best efforts of church leaders and politicians to convince us that religion is still an important part of our national life, these results demonstrate that it is largely irrelevant, even to those who still label themselves Christian." Dawkins claims that an exaggerated idea of the place of Christianity in people’s lives is "used to justify illiberal imposition of religiously inspired policies" by governments. It also explains the continued, in his view anomalous, presence of 26 bishops in the House of Lords.

Dawkins is one of the stars of a group of thinkers sometimes dubbed "the New Atheists", whose number includes the American thinkers Daniel Dennett and Sam Harris. In the wake of the al-Qaida atrocity of 9/11, for which Harris held the religion of Islam responsible, the New Atheists have polemicised relentlessly against religion as such, which they view as an inevitably illiberal presence in society. The purpose of the Dawkins poll was to reveal the lack of backing for such a presence among ordinary Britons, as a prelude to driving Christianity out of public life.

The trouble is that Dawkins has come out of a tetchy week looking rather intemperate himself. His poll respondents might not read the Bible regularly or go to church much. But when questioned directly at Dawkins’s behest, most still said they considered themselves Christian. This might be to do with a sense of national and personal heritage; it might spring from a grateful memory of the peace and dignity of a loved one’s funeral in church; it might just be a sense of satisfaction at the continued existence of places kept apart from the hurly-burly of everyday life, where births, deaths and other ceremonies marking the passing of time are held. After the dreadful Soham murders of Holly Wells and Jessica Chapman in 2002, church services were packed as locals attempted to come to terms with such inexplicable horror. Continuity, tradition and a sense of orientation, however vague, towards matters of ultimate significance are clearly not "irrelevant" to many people in Britain today.

That latent affection does not mean that bishops should automatically hold on to 26 seats in the House of Lords, particularly in light of the multi-faith nature of modern Britain. In education, too, there are legitimate questions to be asked. Many state-funded faith schools have simply become a fast-track to better qualifications for the sons and daughters of middle-class parents who wish to avoid the "bog-standard comprehensive". Does that make them doubly divisive, in terms of social mix and curriculum content?

It is also true that at times Christians are their own worst enemies. Why open a bed-and-breakfast, as Peter and Hazelmary Bull did, if the nature of your beliefs is going to force you to (illegally) turn away guests such as Steven Preddy and Martyn Hall, because they are gay and want to share a room? As the Equality and Human Rights Commission legal director, John Wadham, rightly said when the couple were ordered to pay compensation: "When offering a service, people cannot use their beliefs – religious or otherwise – to discriminate against others."

Then there is the Church of England’s unnecessarily tortured dispute over the ordination of women bishops, discrediting it in the eyes of many would-be well-wishers. Not to mention the ongoing calvary of Jeffrey John, the gay dean who threatened to take the Church of England to court under the Equality Act, after being repeatedly blocked from becoming a bishop. His story embarrasses an institution claiming to stand for inclusion, love and charity.

But the flaws and occasional absurdities of Christianity as it is practised on these shores do not warrant a full-blown culture war of the kind that has coarsened public life in the United States and led to women being arrested for wearing the veil in France. Religious faith, whether Christian, Muslim, Sikh or Hindu, cannot be wished away from public life just because life would be more "rational" without it. A plural, liberal society is one in which openness to difference is a principle that is also practised. That means disagreeing, at times strongly, but always carrying on the conversation. Of Dawkins’s 54% of self-declared Christian, 58% told pollsters that being Christian meant "trying to be a good person". Isn’t that worth exploring, whether or not one believes in the Resurrection?

Richard Dawkins expresses disbelief over slave trader ancestor story

Evolutionary biologist and atheist calls ‘surreal’ Sunday Telegraph article citing 18th-century forefather as slave owner

• Matthew Taylor, guardian.co.uk, Sunday 19 February 2012

Richard Dawkins has put down as ‘surreal’ a Sunday Telegraph article linking his ancestor with the slave trade. Photograph: Murdo Macleod

Richard Dawkins, evolutionary biologist and prominent atheist, is used to criticism from those who do not share his views on religion or the origins of mankind.

But he has expressed surprise at the latest attack which claims the scientist faces awkward questions because some of his ancestors were slave owners.

An article in the Sunday Telegraph reported that Henry Dawkins had amassed more than 1,000 slaves in Jamaica by the time of his death in 1744 and quoted campaigners calling on Dawkins to pay reparations.

But writing on his blog, Dawkins hit back, describing the interview and subsequent article as "surreal".

"At the end of a week of successfully rattling cages, I was ready for yet another smear or diversionary tactic of some kind," said Dawkins, who clashed on the BBC Today programme with Giles Fraser, formerly canon chancellor of St Paul’s Cathedral on Tuesday. "But in my wildest dreams I couldn’t have imagined the surreal form this one was to take."

Dawkins said a reporter had called him and named a number of his ancestors who he said were slave owners.

After the reporter quoted the biblical verse about the Lord "visiting the sins of the fathers upon the children unto the third and fourth generation" Dawkins said he ended the conversation.

However, he said the reporter rang back and suggested Dawkins may have inherited a "slave supporting" gene from his distant relative.

"’You obviously need a genetics lesson,’ I replied," Dawkins wrote on his blog. "Henry Dawkins was my great great great great great grandfather, so approximately one in 128 of my genes are inherited from him (that’s the correct figure; in the heat of the moment on the phone, I got it wrong by a couple of powers of two)."

The article in the Sunday Telegraph went on to state that the "Dawkins family estate, consisting of 400 acres near Chipping Norton, Oxfordshire, was bought at least in part with wealth amassed through sugar plantation and slave ownership."

However, Dawkins said the estate was now a small working farm struggling to survive and "worth peanuts".

Writing on his blog Dawkins stated: "As it happens, my ancestry also boasts an unbroken line of six generations of Anglican clergymen, from the Rev William Smythies (born 1635) to his great great great grandson the Rev Edward Smythies (born 1818). I wonder if [the reporter] thinks I’ve inherited a gene for piety too."

He added: "I can’t help wondering at the quality of journalism which sees a scoop in attacking a man for what his five-greats grandfather did. Is there really nothing more current going on?"

The Sunday Telegraph declined to comment.

Richard Dawkins can’t recall the full title of Origin of Species. So what?

Charles Darwin’s seminal work on evolution is not holy writ for biologists. Far from it

Commentators have been crowing about Dawkins’s inability to remember the full tongue-twisting title of Darwin’s book. Photograph: Alastair Thain/Guardian

Memo to science bashers. On the Origin of Species is not a sacred text.

There has been much fluttering in Daily Telegraph and Daily Mail blogs that Richard Dawkins could not remember the full title of On the Origin of Species when challenged by the Rev Giles Fraser on Radio 4’s Today.

Dawkins was on the programme yesterday to talk about a survey suggesting around two thirds of Christians don’t know the title of the first book of the New Testament.

Fraser retaliated with his own question about the full title of Origin, and when Dawkins couldn’t reel it off he concluded: "If you ask people who believe in evolution that question, and you came back and said 2% got it right, it would be terribly easy for me to say they don’t believe it after all."

If you’re interested, the full title is On the Origin of Species by Means of Natural Selection or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. Hardly a snappy title.

Crowing about Dawkins’s inability to remember the full, tongue-twisting title of a 150-year-old book says more about the shallowness of anti-science arguments than his early morning memory lapse.

Many years ago, when science was in its infancy (1986) I studied the history of the idea of evolution as part of my final year as an indifferent zoology student at Liverpool University. There were some fine budding biologists in that lecture theatre, many of whom had a hinterland of interests, in defiance of the stereotype of scientists.

Which made it all the more telling when our professor, an eminent man from the days when zoology involved fewer genes and bleeping machines, asked how many of us had read On The Origin of Species by Means of Natural etc. etc. etc.

Not one hand of the 30-odd strong honours class went up.

Were it a sacred text, surely we would have been richly indoctrinated in its tenets from an early age. Biology teachers would ask quaking A level students if they had visited their local pigeon fancying club during their free time, and demand that they contemplate an entangled bank.

They don’t, because although it may get an honourable mention in textbooks and lessons, Origin does not represent the state of modern evolutionary biology.

If our professor assembled the class of ’86 today (greyer, somewhat thicker around the middle) and asked again, my hand would go up. I have now read Origin several times. Turgid read though it can be, I love it for what it represents and the wonderful human drama that started with a young man stepping aboard HMS Beagle and culminated in a sick, tortured Darwin sitting in a freezing Ilkley penning self-deprecating notes to go with the first complementary copies of Origin.

Sacred texts tend not to be superseded. Origin, for all the affection it commands among scientisis, has been, time and again as the evidence in support of evolution mounts.

And the authors of sacred texts tend not to have doubts about their work. Darwin did.

All scientists do. That is why science works. Origin is not a sacred work, but the antipathy shown to it by some might have something to do with the wounds it inflicted on a whole herd of sacred cows.

Peter McGrath is a director of the HMS Beagle Trust

DNA Turning Human Story Into a Tell-All

By ALANNA MITCHELL,

The New York Times, January 30, 2012

The tip of a girl’s 40,000-year-old pinky finger found in a cold Siberian cave, paired with faster and cheaper genetic sequencing technology, is helping scientists draw a surprisingly complex new picture of human origins.

Enlarge This Image

Johannes Krause

EARLY LAIR A view above the Denisova cave, where clues to prehistoric interbreeding were found. Faster technology is aiding research.

 

Graphic

Humans as Hybrids

The new view is fast supplanting the traditional idea that modern humans triumphantly marched out of Africa about 50,000 years ago, replacing all other types that had gone before.

Instead, the genetic analysis shows, modern humans encountered and bred with at least two groups of ancient humans in relatively recent times: the Neanderthals, who lived in Europe and Asia, dying out roughly 30,000 years ago, and a mysterious group known as the Denisovans, who lived in Asia and most likely vanished around the same time.

Their DNA lives on in us even though they are extinct. “In a sense, we are a hybrid species,” Chris Stringer, a paleoanthropologist who is the research leader in human origins at the Natural History Museum in London, said in an interview.

The Denisovans (pronounced dun-EE-suh-vinz) were first described a year ago in a groundbreaking paper in the journal Nature made possible by genetic sequencing of the girl’s pinky bone and of an oddly shaped molar from a young adult.

Those findings have unleashed a spate of new analyses.

Scientists are trying to envision the ancient couplings and their consequences: when and where they took place, how they happened, how many produced offspring and what effect the archaic genes have on humans today.

Other scientists are trying to learn more about the Denisovans: who they were, where they lived and how they became extinct.

A revolutionary increase in the speed and a decline in the cost of gene-sequencing technology have enabled scientists at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany, to map the genomes of both the Neanderthals and the Denisovans.

Comparing genomes, scientists concluded that today’s humans outside Africa carry an average of 2.5 percent Neanderthal DNA, and that people from parts of Oceania also carry about 5 percent Denisovan DNA. A study published in November found that Southeast Asians carry about 1 percent Denisovan DNA in addition to their Neanderthal genes. It is unclear whether Denisovans and Neanderthals also interbred.

A third group of extinct humans, Homo floresiensis, nicknamed “the hobbits” because they were so small, also walked the earth until about 17,000 years ago. It is not known whether modern humans bred with them because the hot, humid climate of the Indonesian island of Flores, where their remains were found, impairs the preservation of DNA.

This means that our modern era, since H. floresiensis died out, is the only time in the four-million-year human history that just one type of human has been alive, said David Reich, a geneticist at Harvard Medical School who was the lead author of the Nature paper on the Denisovans.

For many scientists, the epicenter of the emerging story on human origins is the Denisova cave in the Altai Mountains of Siberia, where the girl’s finger bone was discovered. It is the only known place on the planet where three types of humans — Denisovan, Neanderthal and modern — lived, probably not all at once.

John Hawks, a paleoanthropologist at the University of Wisconsin-Madison, whose lab is examining the archaic genomes, visited the cave in July. It has a high arched roof like a Gothic cathedral and a chimney to the sky, he said, adding that being there was like walking in the footsteps of our ancestors.

The cave has been open to the elements for a quarter of a million years and is rich with layers of sediments that may contain other surprises. Some of its chambers are unexplored, and excavators are still finding human remains that are not yet identified. The average temperature for a year, 32 degrees Fahrenheit, bodes well for the preservation of archaic DNA.

Could this cave have been one of the spots where the ancient mating took place? Dr. Hawks said it was possible.

But Dr. Reich and his team have determined through the patterns of archaic DNA replications that a small number of half-Neanderthal, half-modern human hybrids walked the earth between 46,000 and 67,000 years ago, he said in an interview. The half-Denisovan, half-modern humans that contributed to our DNA were more recent.

And Peter Parham, an immunologist at the Stanford University School of Medicine, has used an analysis of modern and ancient immune-system genetic components — alleles — to figure out that one of the Denisovan-modern couplings most likely took place in what is now southeastern China. He has also found some evidence that a Neanderthal-modern pair mated in west Asia.

He stressed, however, that his study was just the first step in trying to reconstruct where the mating took place.

Dr. Parham’s analysis, which shows that some archaic immune alleles are widespread among modern humans, concludes that as few as six couplings all those tens of thousands of years ago might have led to the current level of ancient immune alleles.

Another paper, by Mathias Currat and Laurent Excoffier, two Swiss geneticists, suggests that breeding between Neanderthals and modern humans was rare. Otherwise, they say, modern humans would have far more Neanderthal DNA.

Were they romantic couplings? More likely they were aggressive acts between competing human groups, Dr. Stringer said. For a model, he pointed to modern hunter-gatherer groups that display aggressive behavior among tribes.

The value of the interbreeding shows up in the immune system, Dr. Parham’s analysis suggests. The Neanderthals and Denisovans had lived in Europe and Asia for many thousands of years before modern humans showed up and had developed ways to fight the diseases there, he said in an interview.

When modern humans mated with them, they got an injection of helpful genetic immune material, so useful that it remains in the genome today. This suggests that modern humans needed the archaic DNA to survive.

The downside of archaic immune material is that it may be responsible for autoimmune diseases like diabetes, arthritis and multiple sclerosis, Dr. Parham said, stressing that these are preliminary results.

Although little is known about the Denisovans — the only remains so far are the pinky bone and the tooth, and there are no artifacts like tools. Dr. Reich and others suggest that they were once scattered widely across Asia, from the cold northern cave to the tropical south. The evidence is that modern populations in Oceania, including aboriginal Australians, carry Denisovan genes.

Dr. Reich and others suggest that the interbreeding that led to this phenomenon probably occurred in the south, rather than in Siberia. If so, the Denisovans were more widely dispersed than Neanderthals, and possibly more successful.

But the questions of how many Denisovans there were and how they became extinct have yet to be answered. Right now, as Dr. Reich put it, they are “a genome in search of an archaeology.”

Happy birthday Charles Darwin!

The father of evolutionary theory was born on this day in 1809. Karen James dreams of toasting his birthday on a new Beagle

Charles Darwin in 1840, just four years after HMS Beagle returned him to England at the end of their historic voyage. Photograph: Martin Argles/Guardian

In 1819, he might have spent the day memorising Homer at boarding school. As it was a Friday, he would have rushed home at the end of the day, eager to assist his brother in their garden shed chemistry laboratory.

A few years later, the day might have been marred by the fresh memory of a lecture from his father. "You care for nothing but shooting, dogs, and rat-catching," he’d admonished, "and you will be a disgrace to yourself and all your family."

In 1826 he might have spent it holding his nose and peering into the decomposing guts of a bodysnatched corpse at Edinburgh University. Before the anatomy lesson was over, though, he would have to run out and retch in the hallway. He didn’t get along very well with blood and gore.

In 1832, he was most likely retching again, this time gripping the rail of a little ship called Beagle bound for South America. Two years later, in 1834, it might have been much the same, but further south, in the Magellan Strait. In 1836 he passed the day, blessedly, on land. He was exploring Tasmania and, perhaps, pondering some of the strange animals he’d seen the previous autumn in the Galapagos archipelago.

In 1839, the day’s notability would have been eclipsed by an even more significant event two weeks before: his wedding. It was a good beginning to a good year: his Journal of Researches from the voyage was published to popular acclaim, he was elected a Fellow of the Royal Society and his first child was born.

Over the next decade, he would make a name for himself as a geologist and start sketching an idea he called "descent with modification".

Fast forward to 2009, and thousands of people around the world spent the day toasting him and this idea of his at parties, lectures, exhibitions, performances and more. There were cakes, including a spectacular one in the shape of an enormous number "200" at the Natural History Museum. I ate some of it, and though it was delicious, I will confess here that the most memorable thing about it was its location … smack dab under the bum of Dippy the Diplodocus. And yes, the frosting was brown.

As a co-founder and director of the HMS Beagle Project, 2009 was, like that frosting, bittersweet. Three years earlier, we had initiated our project to raise funds for a modern rebuild of the aforementioned little ship. We had hoped that by the time Charles Darwin‘s 200th birthday rolled around, we might have already begun laying the keel and scheduling the reprise of her namesake’s voyage around the world, which would carry researchers to their field sites and inspire public audiences along the way.

In a way, I’m glad the big, round-numbered birthday year is over. The lifespan and impact of the new Beagle will be measured in decades, so it was never right to confine that vision to a single year.

Moreover, this Darwin’s birthday blog post notwithstanding, there are more stories associated with the Beagle than just Darwin’s. Robert Fitzroy, the Beagle’s captain has a story worth celebrating for its own sake. He established the Met Office and his contributions to weather forecasting saved countless lives at sea. The crew of the Beagle charted the coasts of southern South America and Australia in particular detail and her legacy can be found there in place names and even in the living memories of those who used her survey charts for navigation.

And so it’s with great pride and pleasure I report here that 2012 is already shaping up to be a big year for The HMS Beagle Project. Buoyed by our first major donation in late 2010, we’ve added paid project staff who are making headway on fundraising for the shipbuild, updated our website and revitalised our blog.

We’ve begun a search for the UK port where the new Beagle will be built. Gloucester, Milford Haven, Crowes, Bristol and Woodbridge/Ipswich have emerged as strong contenders.

Since I last reported on our progress, we’ve travelled to Chile and Australia, establishing partnerships to make the most of the new Beagle’s future visits to port cities and rural coastlines there. As a result of these travels, a new sister organisation has been founded in Chile and we’re working to establish a similar entity in Australia. We’re also building new partnerships at home, including with the Garden Museum in London, the Welsh Botanic Gardens and classic shipbuilders.

In 2013, then, the day might be spent dancing to the music of hammers and saws in a major UK port.

In 2014, we might spend it christening the new Beagle and embarking on a national tour. I have an image burned onto the back of my eyelids in which the new Beagle sails past Tower Bridge, the booms of ceremonial canonfire ricocheting up the Thames. What a golden moment for science, maritime history and education that will be!

Let’s talk about evolution

Prominent female role models in science and science communication talk about evolution and its importance to science, medicine and society

Posted by GrrlScientist

Thursday 1 December 2011 guardian.co.uk

"Did humans evolve from earlier species?"
Science, 2006 (doi:10.1126/science.1126746)

Ask the average person what the word evolution means, and few will say something like "the change in the genetic frequency of a population over time". This lack of understanding is underscored by figures showing that fewer than half of Americans accept that human beings developed from earlier species of animals.

A study published in Science found that public acceptance of evolution was highest in Iceland, Denmark and Sweden (over 80% of the population). But astonishingly, this study also found that acceptance of evolution is lower in the United States than in Japan or in any of the 32 European countries included in the study except Turkey (25%). Even though this study was published in 2006 (doi:10.1126/science.1126746), subsequent surveys and polls indicate that little has changed since then.

Americans’ peculiarly stubborn refusal to recognise the validity of evolution almost seems de rigueur these days. But after watching the 2011 Miss USA contestants’ pathetic and (mostly) poorly-(in)formed comments about evolution, something clicked into place amongst a few of my science blog colleagues. After the giggles and guffaws died down on twitter and other social media, they decided to create a video about evolution for the general public.

The goals of this video project were to provide a platform for scientists to explain, in their own words, the importance of evolution to science, medicine and society — and to address the importance of teaching evolution in schools. Prominent female scientists and science communicators were specifically invited to participate because the video was a response, in part, to the Miss USA fiasco.

Εδειξαν πειραματικά την προέλευση της ζωής

Του ΠΑΝΑΓΙΩΤΗ ΓΕΩΡΓΟΥΔΗ

Η θεωρία της πανσπερμίας, ότι δηλαδή η ζωή στη Γη προέρχεται από μικροοργανισμούς που έφτασαν από το Διάστημα και εξελίχθηκαν, αποδείχτηκε πρόσφατα πειραματικά στο εργαστήριο Νανοφωτονικής του Ινστιτούτου Θεωρητικής και Φυσικής Χημείας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών (ΕΙΕ), αφού ανακάλυψαν ότι η πιθανότητα επιβίωσης ορισμένων μυκήτων εκτεθειμένων στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία, σε χαμηλές θερμοκρασίες και μηδενική πίεση κατά τη διάρκεια ενός διαπλανητικού ταξιδιού από τον Αρη στη Γη φτάνει στο 60%.

Η επιβίωση μυκήτων κατά τη διάρκεια ενός διαπλανητικού ταξιδιού από τον Αρη στη Γη φτάνει στο 60% Η συναρπαστική αυτή ανακάλυψη δημοσιεύτηκε πρόσφατα σε διεθνές επιστημονικό περιοδικό. Μάλιστα, ερευνητές του ΕΙΕ πήραν μέρος σε σχετικά διαστημικά ευρωπαϊκά προγράμματα, όπως μας είπε ο υπεύθυνος ερευνητής του προαναφερόμενου εργαστηρίου, Κώστας Κεφαλάς.

* Κύριε Κεφαλά, ποιες είναι συνοπτικά οι θεωρίες για την προέλευση της ζωής στη Γη;

* Από την απαρχή της σκέψης δύο ήταν τα μεγάλα ερωτήματα που βασάνισαν τους μεγάλους στοχαστές και ουσιαστικά καθόρισαν την ιστορική πορεία της ανθρωπότητας, αφού πάνω τους βασίστηκε η οικοδόμηση της επιστήμης. Το πρώτο έχει να κάνει με την αρχή και την ουσία του κόσμου και το δεύτερο, με το μυστήριο της ζωής και την προέλευσή της.

Οι μηχανισμοί

Πέρα από τις θρησκευτικές και φιλοσοφικές αντιλήψεις, η θεωρία της πανσπερμίας επιχειρεί να ερμηνεύσει την προέλευση της ζωής στη Γη (χωρίς να επιχειρεί να ερμηνεύσει την αρχή της ζωής στο Σύμπαν), βασιζόμενη στην αρχή ότι η ζωή υπάρχει παντού στο Διάστημα και μεταφέρεται μέσω του χώρου και του χρόνου από το ένα σημείο του αχανούς Διαστήματος στο άλλο. Οι μηχανισμοί της πανσπερμίας βασίζονται στη μεταφορά της βιολογικής ύλης είτε μέσω της γαλαξιακής σκόνης, η οποία μπορεί να ταξιδέψει στο χώρο λόγω της πίεσης της ακτινοβολίας των γειτονικών άστρων, ή μέσω του γαλαξιακού ταξιδιού αστεροειδών ή κομητών, οι οποίοι φέρουν μικροοργανισμούς ικανούς να επιβιώσουν στις ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας, πίεσης και ακτινοβολίας που επικρατούν στο αχανές Συμπάν.

Η θεωρία της πανσπερμίας δεν είναι προϊόν των καιρών μας. Ο πρώτος που τη διατύπωσε ήταν ο Αναξαγόρας (500-428 π.Χ.). Ο Γάλλος φυσιοδίφης Benoit de Maillet το 1743 απέρριψε τη μέχρι τότε επικρατούσα θεωρία της αβιογένεσης, ισχυριζόμενος ότι η ζωή μεταφέρθηκε στη Γη από το Διάστημα και αναπτύχθηκε στη θάλασσα αρχικά, ενώ οι πατέρες της σύγχρονης θερμοδυναμικής Lord Kelvin (William Thomson) (1824-1907) και Hermann von Helmholtz (1821-1894) υπήρξαν οι κύριοι υπέρμαχοί της τον 19ο αιώνα.

* Σημερινές ενδείξεις υπάρχουν;

* Το 1984 ευρέθη στην Ανταρκτική ένας μετεωρίτης που εκτινάχτηκε από την επιφάνεια του Αρη πριν από 15 εκατ. χρόνια από μια αποστολή Αμερικανών επιστημόνων που έψαχναν για μετεωρίτες. Ο μετεωρίτης ονομάστηκε Allan Hills 84001 (ALH84001). Το 1991 στο εσωτερικό του ALH84001 εντοπίστηκαν νανοβακτήρια και αμινοξέα. Η σημαντική αυτή ανακάλυψη δημοσιεύτηκε από τον David McKay της NASA στην επιστημονική επιθεώρηση «The Journal Science» και προκάλεσε τέτοια αίσθηση ώστε ο πρόεδρος Κλίντον ανακοίνωσε την έναρξη της εξερεύνησης του πλανήτη Αρη από τις ΗΠΑ.

Στις 29 Απριλίου του 2001 επιστήμονες από την Αγγλία και τις Ινδίες ανακοίνωσαν την ύπαρξη μικροοργανισμών στη στρατόσφαιρα, ενώ στις 11 Μαΐου του ίδιου έτους ο γεωλόγος Bruno d’ Argenio και ο βιολόγος Giuseppe Geraci από το Πανεπιστήμιο της Νάπολης ανακοίνωσαν την ύπαρξη εξωγήινων βακτηρίων σε μετεωρίτη ηλικίας 4,5 δισ. ετών. Οι ανακαλύψεις αυτές πυροδότησαν την έναρξη ενός εκτεταμένου προγράμματος ερευνών ταυτόχρονα από τη NASA και τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA), οι οποίες αποσκοπούν στην επιβεβαίωση της θεωρίας της πανσπερμίας. Τα αποτελέσματα των ερευνών συνεχίζουν να εκπλήττουν τους επιστήμονες ως προς την ανθεκτικότητα των μικροοργανισμών σε ακραίες συνθήκες.

* Η ελληνική συμμετοχή στο όλο εγχείρημα ποια είναι;

* Μέρος αυτής της προσπάθειας υπήρξε και η κοινή προσπάθεια της Ευρωπαϊκής Ενωσης και του ESA μέσω του προγράμματος SURE, στο οποίο συμμετείχε και το Εθνικό Ιδρυμα Ερευνών, με επικεφαλής τη δρα Ευαγγελία Σαραντοπούλου και μέλη της ομάδας τούς δρες Αλκιβιάδη-Κωνσταντίνο Κεφαλά και Ζωή Κόλλια. Η ερευνητική προσπάθεια περιλάμβανε την εκτέλεση πειραμάτων στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, παράλληλα με εργαστηριακές προσομοιώσεις συνθηκών Διαστήματος, με σκοπό την εκτίμηση της επίδρασης της έλλειψης βαρύτητας, της υπεριώδους ακτινοβολίας, του διαστημικού κενού και των χαμηλών θερμοκρασιών στη βιωσιμότητα διάφορων μικροοργανισμών.

Νανοτεχνολογία

Χρησιμοποιώντας τις πλέον εξελιγμένες συσκευές νανοτεχνολογίας οι ερευνητές του εργαστηρίου Νανοφωτονικής του Ινστιτούτου Θεωρητικής και Φυσικής Χημείας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών ανακάλυψαν ότι η πιθανότητα επιβίωσης των κοινών μυκήτων Gladosporium, Ulocladium και Aspergilus niger, εκτιθέμενων στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία, σε χαμηλές θερμοκρασίες και μηδενική πίεση κατά τη διάρκεια ενός διαπλανητικού ταξιδιού από τον Αρη στη Γη είναι 60%.

Τα αποτελέσματα της έρευνας, που πρόσφατα δημοσιεύτηκαν στην επιθεώρηση Planetary and Space Science, έδειξαν ότι οι μικροοργανισμοί είναι εξαιρετικά ανθεκτικοί στην ιονίζουσα και υπεριώδη ακτινοβολία, στις θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν και στις μεγάλες μεταβολές της πίεσης. Τέτοιοι μικροοργανισμοί, θεωρητικά, θα μπορούσαν να εξουδετερώσουν την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας ακόμη και πλησίον των άστρων μέσω ενός βιολογικού αμυντικού μηχανισμού, ο οποίος ενεργοποιείται κάτω από ακραίες συνθήκες, με το να καλύπτει την εξωτερική μεμβράνη του με πρωτεΐνες, προστατεύοντάς τους έτσι από την παρατεταμένη ακτινοβολία.

Περαιτέρω έρευνα αναμένεται ότι θα αποκωδικοποιήσει τους μηχανισμούς προστασίας και επιδιορθώσεων του DNA που φαίνεται ότι διαθέτουν διάφοροι μικροοργανισμοί όταν εκτίθενται σε ακραίες συνθήκες, προσθέτοντας ένα μικρό λίθο στη θεωρία της πανσπερμίας.